泡沫炭負載型光催化劑的制備及其應用研究.pdf

1、工業(yè)有機廢水因其毒性大、成分復雜、不易降解等，而成為污水處理領域中的一大難題。采用半導體材料作為催化劑的光催化氧化法是近些年來在水處理技術中興起的一種新技術，與傳統(tǒng)的處理方法相比，其有高效、穩(wěn)定、無二次污染以及對各類有機污染物特別是對那些不易生物降解的有毒污染物可以進行深度、徹底氧化的突出特點，除此之外，還具有可直接利用太陽能進行光化學轉換的獨特優(yōu)勢，因而成為世界各國催化領域研究的熱點。
　　納米TiO2是一種較為理想的光催化劑，

2、具有無毒、活性高、成本低等特點，是人們普遍認為最有潛力的光催化材料。但由于納米TiO2的禁帶較寬，在紫外光下具有較高光催化活性，只能利用占太陽光中不到5％的紫外光，并且粉體催化劑易團聚，難回收，致使其應用受到了限制。針對納米TiO2存在的缺陷，本論文分別采用溶膠-凝膠法和水熱合成法對納米TiO2進行泡沫炭負載和非金屬摻雜改性，制備了具有可見光活性的光催化材料，并對光催化材料的制備條件進行了優(yōu)化選擇，并以偶氮類染料和堿性染料模擬廢水為目標

3、降解物，評價所制催化劑的光催化活性，得到了以下研究結果:
　　1.負載型納米TiO2/泡沫炭光催化劑的制備。用鈦酸四丁酯為鈦源、溶劑為無水乙醇、抑制劑為冰醋酸，采用溶膠-凝膠法制備TiO2/泡沫炭負載型光催化劑。最佳負載條件:溶膠濃度1∶8、負載次數(shù)2次、熱處理溫度500℃。通過XRD和SEM技術對不同熱處理溫度下所制備的催化劑進行了結構表征。結果表明，熱處理溫度為500℃時，主要以銳鈦礦型存在，結晶良好，具有較高的光催化活性，所

4、制備的TiO2/泡沫炭負載型光催化劑沒有明顯的TiO2粒子團聚現(xiàn)象，說明TiO2在泡沫炭上有良好的分散性。
　　2.負載型TiO2/泡沫炭(FC)光催化劑活性評價。以甲基橙為降解對象，觀察了TiO2/FC的光催化性能。結果表明，甲基橙初始pH值均為4，初始濃度為15mg/L，光催化劑加入量均為0.1g時，鹵鎢燈照射240min后，光催化降解率達到85％，并且TiO2/FC負載型光催化劑在可見光區(qū)有一定的響應，其光催化降解反應基本符

5、合一級動力學規(guī)律。
　　3.TiO2/FC催化劑進行摻雜改性研究。以硼酸為B源，硫酸為S源，采用水熱合成法對TiO2/FC進行了摻雜改性探討。結果表明，摻雜后的光催化劑結晶度良好，分散性好，沒有出現(xiàn)明顯的團聚現(xiàn)象。摻雜改性后的TiO2/FC催化劑的光譜響應范圍明顯向可見光區(qū)拓展，吸收邊帶出現(xiàn)紅移現(xiàn)象，在400-500nm處吸收強度明顯提高。B-S-TiO2/FC催化劑在可見光和紫外光的照射下均有良好的催化活性。紫外光照射150 m